Question

（2011?郑州一模）某学习小组的同学利用如图所示装置验证动能定理，按如图所示组装好器材，在未装沙子的情况下释放小桶，滑块仍处于静止状态．你若是小组中的一位成员，要完成该实验
（1）你认为首先要进行的步骤是

平衡摩擦力

；
（2）实验时为了保证“滑块受到的合力可认为与沙和沙桶的总重力大小基本相等”，沙和沙桶的总质量m与滑块的质量M应满足的关系是

m《M

；
（3）实验时，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v₁与v₂（v₁＜v₂）．则本实验最终要验证的数学表达式为

mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

（用题中的字母表示）．

Answer 1

分析：解决实验问题要通过审题找出题目中所做实验的原理； 要探究合力做的功与速度变化的关系，并且用沙桶做的功代替总功，故必须保证沙桶的拉力等于小车所受的合力，应该将长木板一端适当垫高以平衡摩擦力；由实验原理可得出实验中应做的数据分析．

解答：解：（1）本实验中是用沙桶的重力做功代替合外力做功，故应尽量减少摩擦力做功，故应先平衡摩擦力；
（2）因在滑块和沙桶下滑的过程中，沙桶的重力有一部分为沙桶本身的合力，故沙桶的重力做功有部分转化为了沙桶的动能，为了实验的准确性，应尽量让沙桶增加的动能少一些，故应让沙桶的质量要远小于滑块的质量，故答案为：m《M．
（3）本实验中滑块通过沙桶的重力做功转化为了滑块的动能，故应该为重力做的功等于滑块动能的增加量； 故有：mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

；
故答案为：（1）平衡摩擦力； （2）m《M； （3）mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．

点评：对于实验问题现在多在于考查实验的变形，故在分析实验时一定要先明确实验中的原理，和相近实验进行对比得出结论．